Міністерство освіти і науки України
Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського
Теплоенергетичний факультет
Кафедра АПЕПС
Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів
ЗВІТ ДО
ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 4
«Типові синхронні ЦП та суматори»
Варіант № 15
Дата «08» листопада 2021
Мета роботи: Закріплення знань і отримання практичних навичок проектування та синтезу на базі ПЛІС типових синхронних ЦП та суматорів в заданому елементному базисі.
Постановка задачі
В результаті виконання даної практичної роботи студент повинен вміти:
проектувати та синтезувати на базі ПЛІС регістри (RG), лічильники та суматори (SM) в заданому елементному базисі;
створювати та використовувати допоміжні бібліотечні модулі;
призначати входи/виходи ЦП виводам мікросхеми ПЛІС;
проводити функціональне моделювання типових синхронних ЦП і суматорів та моделювання з урахуванням часових параметрів мікросхем ПЛІС;
Короткі теоретичні відомості:
СУМАТОРИ
Суматором називається функціональний вузол комп’ютера, призначений для додавання двох n-розрядних слів (чисел). Операція віднімання замінюється додаванням слів в оберненому або доповнювальному кодах. Операції множення та ділення перетворюються на реалізації багаторазового додавання та зсуву. Тому суматор є важливою частиною арифметико-логічному пристрої. Функція суматора позначається літерами SM або Σ.
Суматор складається з окремих схем, які називаються однорозрядними суматорами; вони виконують усі дії з додавання значень однойменних розрядів двох чисел (операндів). Суматори класифікують за такими ознаками:
Кількістю вхідних клем — напівсуматори, однорозрядні або багаторозрядні суматори;
Організацією зберігання результату додавання — комбінаційні, накопичувальні, комбіновані;
Способом додавання — паралельні, послідовні та паралельно-послідовні
Розрядністю операндів — 8-, 16-, 32-, 64-розрядні;
Системою числення — позиційні (двійкові, двійково-десяткові, трійкові) та непозиційні
Детальніше розглянемо за способом додавання:
Послідовні – це суматори, що здійснюють обробку чисел почергово, тобто розряд за розрядом у тій самій елементній базі.
Паралельні – це суматори, у яких додавання усіх доданків відбувається одночасно за всіма розрядами, і для кожного елементу є своя елементна база. Паралельний суматор у найпростішому випадку є n однорязрядними суматорами, послідовно з‘єднаними ланцюгами перенесення.
Детальніше за кількістю вхідних клем:
Чвертьсуматори – це суматори, що характеризуються наявністю двох входів, ні які подаються два однорозрядних числа, і одним виходом, на якому реалізується їхня арифметична сума.
Напівсуматори – це суматори, що характеризуються наявністю двох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел, і двох виходів. На одному реалізується арифметична сума в даному розряді, на іншому – перенесення в наступний розряд.
Повні однорозрядні двійкові суматори – це суматори, що характеризуються наявністю трьох входів, на які подаються однофменні розряди двох чисел, і двох виходів.
Таблиця істинності чверть суматора і його позначення:
/
/
Таблиця істинності напівсуматора і його позначення:
/
/
Таблиця істинності однорозрядного двійкового суматора та його позначення:
/
/
РЕГІСТРИ
Регістри слугують для зберігання проміжних результатів обчислень. Усі регістри, залежно від функціональних можливостей, поділяють на два типи: зберігання і зсуву.
Регістри зсуву поділяють на:
– За способом введення і виведення інформації на паралельні, послідовні і комбіновані (паралельно-послідовні, послідовно-паралельні);
– За напрямком передання (зсуву) інформації на односпрямовані і реверсивні.
реверсивні.
Регістри зсуву, крім операції зберігання, здійснюють перетворення послідовного двійкового коду в паралельний, а паралельного – в послідовний.
Операція зсуву полягає в тому, що з надходженням кожного тактового імпульсу здійснюється перезапис (зсув) вмісту тригера кожного розряду в сусідній розряд без зміни порядку проходження одиниць і нулів.
Регістр зсуву
/
ЛІЧИЛЬНИКИ
Лі...